[发明专利]一种球形化微晶石墨生产系统

说明书

技术领域

本发明属于石墨加工技术领域，具体地，涉及一种球形化微晶石墨生产系统。

背景技术

微晶石墨是由小晶粒聚集而成的多晶体，晶体粒径小于1μm，具有各向同性，原矿品味高，含碳量一般在50～90％。郴州市鲁塘矿区是我国最主要的石墨矿产区，素有“石墨之都”的美称，微晶石墨的储量占全国微晶石墨储量的74.7％，为全国第一，而且固定碳含量高，其石墨产品在国内外均享有良好声誉。近年来，微晶石墨提纯技术的突破性发展，产品含碳量达到99.999％以上，可以应用在核石墨、电池负极材料、高端等静压、高端模具、光伏产业、新能源汽车、航天航空、核电及军工等高新技术领域。可见，随着锂离子电池需求的迅猛增长，微晶石墨的市场前景十分广阔。

球形石墨是采用先进加工工艺对石墨表面进行改性处理，生产的不同细度，形似椭圆球形的石墨产品。球形石墨材料具有良好的导电性、结晶度高、成本低、理论嵌锂容量高、充放电电位低且平坦等特点，是目前作为锂离子电池负极材料的重要部分。球形石墨大都是以高碳天然鳞片石墨为原料，然而，随着我国经济和科技的快速发展，碳素材料领域对天然石墨的消费越来越多，可是天然鳞片石墨资源越来越少。

常用的球形石墨的生产过程包括整形和提纯两大过程。球形石墨的整形大都采用多级整形，设备繁多，生产工艺过程复杂，且现有技术中应用于球形石墨整形过程的粉碎机加工效率普遍不高，且石墨颗粒形状及粒度得不到较好的控制。同时，传统的提纯过程通常是采用外衬防腐塑料的碳钢搅拌器用电机传动的单方向的机械搅拌，使物料混合均匀，但上述方法的搅拌器磨损后其防腐层破裂，碳钢与液态物料中的酸液反应，使物料中的铁含量大大增加，生产出的球形石墨纯度较低，严重影响了球形石墨作为负极材料的电化学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中球形石墨的生产过程复杂，生产出的球形石墨纯度低等问题，提供一种生产过程简单、能够制备出纯度较高以及比表面积小的球形石墨的球形化微晶石墨生产系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种球形化微晶石墨生产系统，按生产顺序依次包括预处理单元、整形单元和提纯单元；

所述预处理单元包括供料装置，所述供料装置包括供料装置主体和设置在供料装置主体两端的第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口还设置有剪切机，用于对原料进行预处理，所述供料装置还包括设置在供料装置主体下端的出料口；

所述整形单元包括二级球化装置，所述二级球化装置包括顺次连接的第一粉碎机、第一分级机、皮带机、第二分级机，所述皮带机中还设置有磁选机；

优选地，所述磁选机为中场强永磁辊筒。

优选地，所述磁选机为2～4台。

优选地，所述磁选机的磁感强度为300mT。

所述提纯单元包括旋风收集器、除尘器、风机、超声波反应釜，所述超声波反应釜包括釜体、投料口和搅拌器，所述旋风收集器的物料排出口与除尘器的物料进口连接，除尘器通过管道与风机连接，除尘器的物料排出口与超声波反应釜的投料口连接；

本发明采用微晶石墨干精矿为原料，通过预处理单元对微晶石墨进行粗碎，然后在整形单元中采用第一粉碎机对微晶石墨进行细碎处理，得到球形石墨初始产品，将球形石墨初始产品依次经过皮带机中设置的磁选机的吸附作用，第二分级机的剔除作用，然后通过除尘器处理，最后将球形石墨初始产品通过超声波反应釜进行提纯反应，得到球形石墨最终产品。

优选地，所述微晶石墨干精矿的粒度为50μm，含碳量为95％。

优选地，所述提纯反应采用超声波结合酸性水溶液与物料进行反应，所述提纯反应次数为1～3次。

优选地，所述超声波反应釜的频率为20～70KHz，功率为1600～2000W，时间为20～40min。

优选地，所述超声波反应釜的频率为50KHz，功率为1800W，时间为20min。

优选地，所述第一进料口和第二进料口的倾斜角度为40°～60°。

优选地，所述剪切机的功率为5～8KW，转速为1500～2500r/min。

优选地，所述酸性水溶液为氢氟酸，所述氢氟酸的体积含量为30～50％；

所述氢氟酸和物料的液固比为2:1～4:1。

优选地，所述提纯反应的温度为30～60℃，反应时间为2～4h。

优选地，所述第一粉碎机与第一分级机形成闭路循环，所述皮带机与第二分级机形成闭路循环，所述皮带机中还设置有磁选机；

所述第一粉碎机为超细粉磨机、超微粉碎机中任意一种；